沈海復(fù)線高速公路某滑坡原因分析及治理措施

呂昌明

（1蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 甘肅 蘭州730070；2中鐵西北科學(xué)研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730000）

1.引言

滑坡是斜坡上的部分巖體或土體在自然或人為因素的影響下沿某個滑動面發(fā)生剪切破壞向下運動的現(xiàn)象，是邊坡變形破壞中分布最廣、較為常見的一種[6]?；碌脑蛴袃?nèi)在原因和外部原因兩方面，內(nèi)在原因有地形地貌特征、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體結(jié)構(gòu)等，外部原因有水的作用、地震、人工開挖等[1-4]，內(nèi)在原因?qū)吰碌姆€(wěn)定性起控制作用，外部原因則使邊坡下滑力增大，降低巖土體強度，削弱巖土體抗滑力，促進滑坡發(fā)生[6]。對于滑坡必須采取相應(yīng)的治理措施[1-4]。

2.滑坡概況介紹

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沈海復(fù)線高速公路漳州段是海西高速公路路網(wǎng)布局“三縱八橫三環(huán)三十三聯(lián)”中二縱“沈海復(fù)線”的重要組成部分，也是泛珠江三角洲綜合交通規(guī)劃福州至廣州干線公路的重要組成部分。其中，某段路塹邊坡位于該高速公路右側(cè)，高速公路從該段斜坡中下部以路塹形式通過，位于省道203線上方，斜坡底部為河道較寬的河流。施工期間該段斜坡即發(fā)生滑坡，滑坡體積約23萬m3?；碌捉缈梢娒黠@擦痕。該段斜坡地貌特征復(fù)雜，疑似存在古老滑坡問題。鑒于公路建設(shè)中遇到的大型古老滑坡災(zāi)害對工程影響巨大，造成后期滑坡治理費用較高[5]。

3. 工程地質(zhì)條件

3.1 地形地貌

該段斜坡依據(jù)高速公路以及省道203線的分布位置可劃分為三個區(qū)域：1區(qū)（高速公路右側(cè)斜坡），2區(qū)（高速公路與省道之間斜坡），3區(qū)（203省道與河道之間斜坡），如圖2所示。其中滑坡發(fā)生在1區(qū)內(nèi)。各區(qū)的地形地貌分別如下：

圖2 斜坡區(qū)域劃分圖

1區(qū)：該段斜坡較為平順，中前部坡度為22°～25°，被開墾為柚子園梯田；中后部坡度較陡，為25°～28°；后部依附陡峻山體，山體坡度大于45°，斜坡表面可見崩積體塊石大面積分布。

2區(qū)：該段斜坡坡度坡長約18m，坡度為25°～30°被開墾為柚子園梯田，表層崩坡積碎石土，碎石含量約60%。

3區(qū)：該段斜坡較陡，坡度約為25°，中上部被開墾為柚子園梯田，中下部覆蓋植被。

3.2 地層特征

區(qū)內(nèi)上覆第四系崩坡積層 下伏基巖主要為下白堊系下統(tǒng)帽山群（K1sh）凝灰?guī)r、凝灰熔巖及凝灰質(zhì)砂巖，斜坡基巖物質(zhì)組成為風(fēng)化層凝灰質(zhì)砂巖。各巖土層特征分述如下：

崩坡積層塊石土：質(zhì)地堅硬，最大塊徑約1m。該層厚度最大約25m。

殘積層粉質(zhì)粘土：成分以粘粉粒為主，含少量礫碎石。厚度2-7.0m。

全風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖：遇水易崩解，手可捏成粉末，極軟巖，厚度2m-11.0m。

砂土狀強風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖：基本風(fēng)化成土狀，含水量大，粘粒含量少。最大厚度約25m。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造和地震

說明：主要是對兩種表示方法的理解，讓學(xué)生掌握兩種表示方式，在點評中加強理解，在教師提煉中升華.問題解決是一種探究的方法，既解決了問題又發(fā)展了學(xué)生的素養(yǎng).

測區(qū)總體上位于閩西南坳陷帶東部的閩東火山斷坳帶，地處二級構(gòu)造單元的屏南—梅林?jǐn)嘞輲Ш椭軐帯A安斷隆帶，其次一級構(gòu)造屬坂仔—官陂斷隆亞帶，該亞帶為火山基底隆起帶，主要影響巖體的完整性。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及工程地質(zhì)調(diào)繪，場地附近未發(fā)現(xiàn)影響場地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造通過。

據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2001），區(qū)內(nèi)基本地震動峰值加速度a為0.10g，相當(dāng)于原區(qū)劃地震基本烈度七度區(qū)；地震動反應(yīng)譜特征周期T為0.4s。

3.4 水文地質(zhì)

斜坡區(qū)地下水主要為賦存于松散堆積層中的孔隙潛水及基巖風(fēng)化帶內(nèi)孔隙裂隙水。松散堆積層孔隙潛水富水性較好，形成上層滯水，且水量較大，基巖風(fēng)化帶內(nèi)孔隙裂隙水富水性弱，均受大氣降水補給，水位隨季節(jié)變化較大。地表水主要接受大氣降水補給，斜坡由于人工改造梯田，地表徑流條件較差?；鶐r中紫紅色及黃灰色砂土狀強風(fēng)化基巖粘粒含量較高，為相對隔水層，勘察期間，該層潮濕。

4.滑坡原因分析

古老滑坡依據(jù)不足，經(jīng)分析滑坡原因如下：

4.1 地形地貌的原因

容易發(fā)生滑坡的地形是上下陡峭，中間平緩，上部坡形呈環(huán)狀，且滑坡區(qū)的斜坡具有一定的坡度和高度[2]。該斜坡區(qū)從地形上看屬于匯水面積較大，滑坡區(qū)（1區(qū)）上部山系高大，整體地形符合下部至上部的“陡—緩—陡”形態(tài)，為典型的滑坡地段地貌。另外，由于山坡遭受村民改造較大，坡面形成多級梯田，造成地表徑流條件差，地表水容易滲透補給地下水，改造后的地面特征加劇了滑坡的發(fā)生。

4.2 地層巖性的原因

4.3 水的作用的影響

地表水和地下水是構(gòu)成滑坡的重要因素之一，水對邊坡巖土體產(chǎn)生軟化或泥化作用，使巖土體抗剪強度大為降低[3,4]。該區(qū)地下水發(fā)育，不僅使坡面承受了靜水壓力，而且增加了巖土體重量，更重要的是為滑坡提供了變形加速潤滑條件。村民改造后的多級梯田容易使地表水下滲。

地下水和地表水的下滲增大了砂土狀強分化層的含水量，長期浸泡全風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖與砂土狀強風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖界面處的軟弱層，造成該層強度降低，誘發(fā)滑坡。

4.4 人為開挖路塹的原因

滑坡區(qū)（1區(qū)）人工開挖，高速公路以路塹的形式從下部通過。開挖路塹使坡體前緣形成高約40m的臨空面，坡體的應(yīng)力重新分布，坡腳處的應(yīng)力增大，抗滑力無法抵擋坡體下滑力，產(chǎn)生滑坡。

5.滑坡的穩(wěn)定性分析

沈海復(fù)線高速公路右側(cè)滑坡穩(wěn)定性的定量計算主要是在合理確定計算斷面和計算參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過SLOPE軟件數(shù)值分析計算，定量評價該滑坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。對于滑坡區(qū)斜坡的穩(wěn)定性分析，為修建高速公路之后的模擬計算?；瑒用娌捎秒p層滑面：淺層和深層。SLOPE軟件計算取得的穩(wěn)定系數(shù)如表1所示。

表1 斜坡主軸斷面穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果一覽表

模擬計算可知，無論是深層滑體還是淺層滑體，其穩(wěn)定系數(shù)Fs≤1.2，表明開挖變形后的斜坡處于失穩(wěn)狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的加固措施。

6. 滑坡治理主要措施

6.1 堆載反壓

堆載反壓可以增大阻滑力，使邊坡暫時處于穩(wěn)定狀態(tài)，在短期內(nèi)可以起到一定的加固作用。一般采用沙袋、拋石等重物在坡腳堆載反壓，利用堆載物自身重力增加坡體抗滑部分，限制巖土體的滑移，提高穩(wěn)定性，但是堆載反壓是輔助，必須以其他治理措施為主。也可以利用土體在坡面合理堆載，設(shè)置堆載反壓坡面線，暫時起到阻滑作用，圖5顯示該滑坡的堆載反壓坡面線位置。

6.2 地表、地下排水系統(tǒng)

滑坡和地表、地下水有密切的關(guān)系，必須重視地表、地下水的危害，因此設(shè)置了地表、地下排水系統(tǒng)。根據(jù)滑坡坡面位置及滲水位置，在第一級邊坡設(shè)置一排長度為20m的平孔排水管，在第二級邊坡設(shè)置一排長度為40m的平孔排水管，在第三級邊坡設(shè)置一排45m的平孔排水管。第一級設(shè)置的排水孔須超過抗滑樁的橫向位置，以疏排因抗滑樁設(shè)置阻攔坡體地下水而形成的富水區(qū)。每級平臺設(shè)置平臺水溝，塹頂布設(shè)截水天溝,統(tǒng)一導(dǎo)入附近涵洞中。

6.3 錨索抗滑樁設(shè)計

根據(jù)滑坡推力計算，結(jié)合坡面地形設(shè)計考慮在第二級邊坡平臺設(shè)置1排錨索抗滑樁，抗滑樁截面尺寸為2m×2.5m，間距6m，樁長埋入深度30m，垂直于線路方向，布設(shè)于滑坡體中前部。距樁頂1.5m、3m位置處樁頭布設(shè)2孔錨索，錨索長50m，是由8束鋼絞線（孔徑165mm）組成的拉壓復(fù)合型。預(yù)應(yīng)力錨索錨固地層為散體狀強分化凝灰質(zhì)砂巖，錨固段長度20m，下傾角為25°和29°。

6.4 錨索框架設(shè)計

對開挖邊坡第三、四級布設(shè)4節(jié)點錨索框架，錨索設(shè)計荷載700KN。預(yù)應(yīng)力錨索孔徑為150mm，設(shè)計預(yù)應(yīng)力錨索錨固段根據(jù)地層采用10m及12m。

6.5 半擋墻設(shè)計

重力擋土墻是抵抗滑坡下滑力的常用的措施之一，其具有抗滑能力強、便于施工、施工效果好、實施過程中經(jīng)濟安全的特點，能夠快速、有效地處理較困難的滑坡工程。因此，對該滑坡的第一級邊坡布置半擋墻進行固腳。

7.結(jié)論

沈海復(fù)線高速公路該段滑坡不是古老滑坡，而是在內(nèi)部原因和外部原因的共同作用下發(fā)生的?！岸浮彙浮钡牡湫偷匦蔚孛膊⑶移旅姹婚_墾為梯田；由碎塊狀全風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖、砂土狀強風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖主要決定的地層巖性，這二者構(gòu)成了滑坡發(fā)生的內(nèi)部原因。豐富的地下水和地表水的下滲軟化了滑動帶，降低了滑動帶的抗剪強度；人工開挖路塹使坡體應(yīng)力重新分布，削弱了坡腳的抗滑力，這二者構(gòu)成了滑坡發(fā)生的外部原因。

針對滑坡的特點和穩(wěn)定性分析，治理措施為堆載反壓工程，設(shè)置地表、地下排水系統(tǒng)，錨索抗滑樁設(shè)計，錨索框架的設(shè)計，坡腳半擋墻的設(shè)計。治理效果有待后期進一步的監(jiān)測。

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